Определение средней осадки основания методом послойного суммирования

 

Расчет осадок произведем методом послойного суммирования при расчетной схеме основания в виде линейно-деформируемого полупространства. Все расчеты сведем в специальный бланк (таблица 3). Расчет ведем в следующей последовательности:

1.Контур фундамента наносим на бланк, слева даем инженерно-геологическую колонку с указанием отметок кровли слоев от отм. 0,000, совмещаемой с планировочной;

2.Основание разделяем на горизонтальные слои толщиной не более 0,4b = 0,6 м до глу­бины 4b =6 м, границы слоев совмещаем с кровлей пластов и горизонтом подземных вод; заполняем графы таблицы h, z и ;

3.По данным и соотношению сторон подошвы устанавливаем значение коэффициента рассеивания напряжений a;

4.Определяем природное бытовое давление на границе слоев:

 

,

(15)

где – соответственно, удельный вес, кН/м², и мощность, м, для каждого слоя,

– давление на уровне подошвы фундамента:

 

– средневзвешенный удельный вес грунта выше подошвы фундамента.

Ниже уровня подземных вод принимаем удельный вес песка с учетом взвешивающего действия воды g_sb, на кровле водоупора будет действовать дополнительное давление, равное (g_w=10 кН/м³ – удельный вес воды,

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

16

КП-110901561-270105.65-2013

h_w – высота столба воды, м).

5.Находим дополнительное давление на подошву фундамента по формуле

6.Определяем напряжение s_zp на границе слоев:

 

,

(16)

 

7.По данным s_zp и s_zg строим эпюры напряжения в грунте от собственного веса (слева от оси z) и напряжений от дополнительного давления (справа от оси z).

8.Определяем нижнюю границу сжимаемого слоя по соотношению

 

,

 

9. Для каждого из слоев в пределах сжимаемой толщи определяем среднее дополнительное вертикальное напряжение в слое по формуле

 

(17)

 

10.Вычисляем осадку каждого слоя по формуле

 

(18)

где b=0,8

Е_i – модуль деформации i-го слоя, кПа.

При суммировании показателей осадки слоев в пределах сжимаемой толщи получаем осадку основания S.

11. Расчет основания считается законченным, если найденное значение осадки не превосходит предельного значения осадки S_u, определенного для данноготипа зданий согласно [3].

 

 

 

 

Таблица 3 – Определение осадки методом послойного суммирования

	Толщина слоя h,м	Расстояние от подошвы фундамента до подошвы слоя z,м			Напряжение в грунте , кПа	Дополнительное давление Р0, кПа	Напряжение в грунте , кПа	Среднее напряжение в слое , кПа	Модуль общей деформации Е, кПа	Осадка слоя Si,см
П.п   1,9						38,46	368,84	368,84	-		-
	0,5	0,5	0,67	0,896	46,91	330,5	349,7		1,13
	0,5	1,0	1,33	0,656	55,36	242,0	286,2		0,92
	0,5	1,5	2,00	0,441	63,81	162,7	202,3		0,65
	0,4	1,9	2,53	0,330	70,57	121,7	142,2		0,37
П.ср.кр     3,8		0,5	2,4	3,20	0,232	79,67	85,6	103,6		0,13
	0,5	2,9	3,87	0,171	88,77	63,1	74,3		0,10
	0,5	3,4	4,53	0,131	97,87	48,3	55,7		0,07
	0,4	3,8	5,07	0,107	105,15	39,5	43,9		0,05
WL П ср кр 4,9		0,5	4,3	5,73	0,085	110,21	31,4	35,4		0,05
В.С. 0,2 =	0,6	4,9	6,53	0,060	116,28/127,28	22,1	26,7		-
Суглинок -6,0		0,5	5,4	7,20	0,056	136,63	20,7	21,4		-
	0,6	6,0	8,00	0,046	147,85	17,0	18,8		-

 

 

Список литератур

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

18

КП-110901561-270105.65-2013

2.8 Конструирование столбчатого фундамента

 

Параметры фундамента:

- d = 2,25 м;

- b = 1,5 м;

- l = 2,1 м.

Колонна железобетонная одноветвевая сечением 400×400 мм подколонника b_cf · l_cf = 900×900 мм. Глубину стакана принимаем 900 мм. Размеры стакана по низу:

 

b_g = 500 + 2 · 50 = 600 мм; l_g = 800 + 2 · 50 = 900 мм.

По верху:

b_g = 500 + 2 · 75 = 650 мм; l_g = 800 + 2 · 75 = 950 мм.

 

Высота фундамента h = 2,25 – 0,15 = 2,1 м.

 

Назначаем количество и размеры ступеней. В направлении стороны l суммарный вылет ступеней будет составлять

 

.

 

Принимаем две ступени с вылетом 300мм, высота ступени – 300 мм.

В направлении стороны b суммарный вылет ступеней будет составлять

 

.

Принимаем одну ступень с вылетом 300мм и высотой 300 мм (рисунок 2).

Рисунок 2 – Столбчатый фундамент

 

Фундамент является высоким т.к. выполняется условие

 

h_cf – d_p = 1,5 – 0,9 = 0,6 м 0,5 · (l_cf – l_c) = 0,5 · (0,9 – 0,4) = 0,25 м.

 

где d_p – глубина стакана, м;

h_cf - высота подколонника, м;

l_c – длина поперечного сечения колонны, м.

Производим расчет на продавливание плитной части фундамента подколонником (рис.4) из условия:

F ≤ bm · h0p · Rbt,

(19)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

19

КП-110901561-270105.65-2013

где F – сила продавливания по одной наиболее нагруженной грани фундамента, определяемая по формуле

F = A0 · Pmax

(20)

F= 0,0125 · 1435,16 = 17,93 кН

A0=0,5b(l-lcf-2hop)-0,25(b-bcf-2hop)^2

(21)

 

А₀=0,5·1,5(2,1-0,9-2·0,55)-0,25(1,5-0,9-2·0,55)²=0,0125м²;

h_0p – рабочая высота плитной части фундамента, м.

h_0p = h – h_cf – 0,05 = 2,1 – 1,5– 0,05 = 0,55 м.

P_max – максимальное давление под подошвой фундамента от расчетных нагрузок в уровне верха плитной части (обреза верхней ступени)

 

 

 

т.к. b – b_cf =1,5 -0,9= 0,6 м < 2 h_0p =2·0,55= 1,1 м, то

 

b_m = 0,5 (b + b_cf) = 0,5 (1,5 + 0,9) = 1,2 м.

 

R_bt = 660 кПа – расчетное сопротивление бетона для класса В12,5.

 

Рисунок 3 - Расчетная схема для расчета высокого фундамента на продавливание подколонником

F = 17,93 кН ≤ b_m · h_0p · R_bt = 1,2 · 0,55 · 660 = 435,6 кН – условие выполняется.

 

Подошва фундамента армируется одной сеткой с рабочей арматурой класса А-III в двух направлениях. Шаг рабочей арматуры 200 мм. Расчет площади сечения арматуры производим следующим образом.

Расчетная нагрузка на основание без учета веса фундамента и грунта на его обрезах:

N = N_max + N_ст = 1110 + 140 = 1250 кН.

 

Момент, приведенный к подошве фундамента:

 

M=М_соот + Q_соот h – N_ст × а = 90 - 45·2,1– 140 × 0,45 = 121,5 кН×м.

 

Эксцентриситет нагрузки:

.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

20

КП-110901561-270105.65-2013

Момент, возникающий в сечении фундамента:

 

(22)

где c_i – вылеты ступеней, м (рис.5)

 

(23)

где b_i – ширина сжатой зоны сечения, м;

h_oi – рабочая высота сечения, определяется как расстояние от верха сечения до центра рабочей арматуры, м;

R_b = 7500 кПа – расчетное сопротивление бетона класса В12,5 сжатию.

Площадь рабочей арматуры:

 

Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 21 КП-110901561-270105.65-2013

(24)

где x - коэффициент, зависящий от α_m, определяется по прил. 9 [2];

R_s = 365000 кПа – расчетное сопротивление арматуры класса AIII.

Рисунок 4 – Схема к расчету арматуры плитной части фундамента

 

Таблица 4 – Расчет арматуры плитной части фундамента

Сечение	Вылет сi, м			М, кН·м	bi	αm	ξ	h0i	As, см^2
1-1 2-2 3-3	0,3 0,6 0,85	26,79 107,14 215,03	1,22 1,19 1,17	32,63 127,68 251,46	1,5 0,9 0,4	0,046 0,063 0,015	0,962 0,975 0,987	0,25 0,55 2,05	3,72 6,52 3,4
1`-1` 2`-2`	0,3 0,55	37,5 126,0		37,5 126,04	0,9 0,4	0,089 0,005	0,953 0,995	0,25 2,05	4,31 1,69

Конструируем сетку С-1 следующим образом. Шаг арматуры в обоих направлениях принимаем 200 мм, т. е. сетка С-1 имеет в направлении l 7 стержней, в направлении b – 11стержней. Диаметр арматуры в направлении l принимаем по сортаменту 12 мм (для 8 Æ12 А-III, А_s=9,05 см² > 6,52 см²), в

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

22

КП-110901561-270105.65-2013

направлении b – 8 мм (для 11 Æ8 А-III, А_s=5,53 см² > 4,31 см²). Длина стержней принимаем соответственно 2350 мм и 1450 мм.

Подколонник армируем двумя сетками С-2, принимая рабочую (продольную) арматуру конструктивно Æ12 А-III с шагом 200 мм, поперечную Æ6 А-I с шагом 600 мм, причем предусматриваем ее только на участке от дна стакана до подошвы. Длина рабочих стержней 2050 мм, количество стержней в сетке – 6. Длина поперечной арматуры – 850, количество стержней в сетке – 2.

Стенки стакана армируем пятью сетками С-3, т.к. е = 0,098 м < l_c /2 = 0,2 м. Диаметр арматуры принимаем конструктивно Æ8 А-I, длина стержней в направлениях l и b - 850 мм. Сетки устанавливаем следующим образом: защитный слой у верхней сетки 50 мм, расстояние между верхней и второй сеткой 50 мм, расстояние между следующими сетками соответственно 100, 100, 200 и 200 мм (рисунок 5).

Рисунок 6 – Арматурные сетки

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

23

КП-110901561-270105.65-2013

3 Проектирование свайного фундамента